分子平均动能与反应活化能重点

分子平均動能與反應活化能本教案為2008思源E-teaching金獅獎得獎教案,

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下載。台中縣明道高級中學程明亮老師陳義忠老師分子平均動能與反應活化能單元目標：能知道同溫時，分子動能的分布。能了解碰撞學說的概念。能說明分子動能與活化能的關係。能明白催化劑如何影響反應速率。同溫時分子動能相同嗎?若同溫時，設起初分子動能相同，但因分子運動互相碰撞，產生能量轉移，造成最後各分子的動能有大有小，只有高動能的分子可以克服分子間引力，優先脫離液面，變成水蒸氣分子。25℃H2O溫度與分子平均動能的關係

氣體動力方程式：故得：理想氣體方程式：P：氣體壓力V：容器體積n：氣體莫耳數T：絕對溫度N：氣體分子數

：分子平

均動能即同溫時，分子平均動能相等，但各分子的個別動能不盡相同。XX中學高一6班

第一次月考成績資料

分數100︱9089︱8079︱7069︱6059︱5049︱4039︱3029︱2019︱109︱0人數137161262100統計全班人數：48人平均分數：64分相當於分子總數相當於平均動能→→每個學生的分數不盡相等→表示各分子的動能不盡相同(分子動能與分子數的分布圖)(分子數)(動能)結論一溫度一定時，分子之平均動能一定，但各分子之個別動能則有一定差異的分布，高動能與低動能分子均較少，多數分子之動能在平均動能附近。分子數動能碰撞學說要反應一定要彼此碰撞(能產生反應的碰撞稱有效碰撞)但碰撞不一定會產生反應(碰撞而未反應者稱無效碰撞)如何產生有效碰撞1.具有足夠的動能2.正確的碰撞位向推論1：具足夠動能，但碰撞位向不正確→無效碰撞推論2：碰撞位向正確，但分子動能不足→無效碰撞碰撞位向的探討Ⅰ例1.或生成非正確碰撞位向為正確碰撞位向碰撞位向的探討Ⅱ例2.或生成非正確碰撞位向為正確碰撞位向+動能分布曲線分子數動能低溫高溫E產生反應所需最低能量(稱低限能)紅色面積：高溫時，能產生有效碰撞之分子總數藍色面積：低溫時，能產生有效碰撞之分子總數若紅色面積是藍色面積的n倍，即高溫反應速率是低溫反應速率的n倍!XX中學高一6班

第一次月考成績資料分數100︱9089︱8079︱7069︱6059︱5049︱4039︱3029︱2019︱109︱0人數137161262100統計全班人數：48人→相當於分子總數平均分數：64分→相當平均動能規定：80分以上始准參加籃球校隊選拔可參加選拔：4人→相當於具足夠動能分子數越山過程為化學反應的模型越山過程的位能障礙總位能反應進行反應過程

的位能變化量(稱反應熱)反應過程的位能障礙(稱為活化能)反應物因碰撞產生的高位能暫時結合體(稱活化錯合物)逆反應的活化能反應物能量不足時，無法克服位能障礙反應物具足夠能量，可以克服位能障礙反應物生成物結論二化學反應均需克服一位能障礙，此位能障礙稱為活化能。只有具足夠能量的分子，可以在有效碰撞中，克服位能障礙，反應變成生成物。定溫下的反應熱(△H)

=生成物的總熱含量–反應物的總熱含量

=生成物的總位能–反應物的總位能

=正反應的活化能–逆反應的活化能催化劑的角色總位能反應進行未加催化劑之活化能Ea催化劑改變反應途徑若新途徑之活化能Ea’小於Ea，則稱此催化劑為正催化劑若新途徑之活化能Ea’大於Ea，則稱此催化劑為負催化劑加催化劑之活化能Ea’不同的反應途徑代表不同的反應過程未加催化劑時，一步完成，所需活化能較高不同的反應途徑代表不同的反應過程加入催化劑時，分三步進行，但所需活化能較低第一中間物第二中間物活化錯合物與中間產物的討論相同點：

兩者均是反應過程暫時產生的物質，既非反應物，亦非最後生成物。相異點：

1.反應途徑中的位置不同：

2.位能高低有別：

3.存在時間不等：活化錯合物與中間產物的相異點：1.反應途徑中的位置不同：

活化錯合物在峰頂位置

中間產物在谷底位置

2.位能高低有別：

活化錯合物為高位能之不穩定物質

中間產物為較低位能之暫時性產物

3.存在時間不等：

活化錯合物存在時間短暫，不易觀察到

中間產物存在時間稍長，可以觀察到活化能與低限能的關係總位能反應進行藍色面積：未加催化劑時，能產生有效碰撞之分子總數紅色面積：加入催化劑時，能產生有效碰撞之分子總數總位能反應進行分子數動能若紅色面積是藍色面積的n倍，即表示加入催化劑，使反應速率變成原來n倍!催化劑與反應速率示範實驗Ⅰ材料：

30%雙氧水 約25毫升

硫酸鐵與硫酸亞鐵粉末 約2克

聚丙烯飲料空瓶 1個

帶線茶包 1個實驗名稱：

阿拉丁神燈–精靈出現的前奏影片下一頁催化劑與反應速率示範實驗Ⅱ材料：

量筒(50mL或100mL) 1個

洗碗精 1小瓶

30%雙氧水 約25毫升

碘化鉀晶體 約1克

澱粉 約1克

實驗名稱：

大象的牙膏–幫大象刷刷牙吧!影片下一頁結論三催化劑可以改變反應途徑，正催化劑提

供另一條需要較低活化能的路徑，因此

可使反應加速。

如：有時為了使物質能保存較久，需加入

負催化劑來抑制反應速率。常見者為食品中添加防腐劑，以延長保存期限，或在濃雙氧水中添加H3PO4來抑制過氧化氫的分解。本單元總結反應物分子各自具有本身的動能，當動能≥低限能時，則這些分子可在碰撞過程中將本身動能轉換成位能，進而到達活化錯合物的高位能位置，當活化錯合物形成生成物時，位能逐漸釋放，轉換成生成物的動能，此為有效碰撞的能量變化過程。若反應物分子動能＜低限能時，則這些分子無論如何碰撞，均無法到達活化錯合物的高位能位置，故均為無效碰撞。評量1.由定量雙氧水分解製氧有下列兩種方式：甲路徑：乙路徑：已知最初產生氣泡速率乙＞甲，試回答下列問題：(a)那一條路徑所需活化能較高?(b)乙路徑的催化劑與中間產物分別為何?

(c)甲、乙兩路徑，當反應完成，H2O2全部用盡時，所收集的O2是否相等?(d)甲、乙兩路徑的反應熱是否相同?反應所需低限能是否相同?